一種基於改進差分算法的溶解氧控制方法
2023-11-02 01:28:42 2
一種基於改進差分算法的溶解氧控制方法
【專利摘要】一種基於改進差分算法的溶解氧控制方法，包括：數據採集系統和中央控制系統。數據採集系統，包括：傳感設備、通信網關、OPC伺服器；傳感設備將汙水處理過程工藝參數實時在線檢測，通過通信協議與網關連接，網關將採集到的數據轉換成OPC伺服器能識別的數據，通過OPC伺服器將數據傳輸出去。中央控制系統，包括：OPC客戶端和尋優系統；OPC客戶端接受OPC伺服器傳出的數據信息，並傳輸給尋優系統；基於虛擬儀器技術，利用LabVIEW強大的互聯接口技術，實現LabVIEW與Matlab混合編程，利用Matlab強大的運算能力，對汙水處理過程中溶解氧濃度進行基於改進差分算法的最優值尋優。本發明在保證出水水質符合國家標準的前提下，有效地節約了運行的成本，實現效率與經濟的雙贏。
【專利說明】一種基於改進差分算法的溶解氧控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及智能優化算法、網絡通信技術、智能控制和電氣自動化控制等領域，具 體涉及一種基於改進差分算法的溶解氧控制方法。
【背景技術】
[0002] 據環保部門統計，2010年全國工業總耗新鮮水量543. 95億噸，其中工業汙水總排 放量211. 86億噸，其中工業COD總排放量365. 6萬噸。可以看出全國工業汙水處理的處理 和排放情況仍然很不樂觀。
[0003] 與一般工業生產過程相比，汙水處理的運行具有特殊性。首先汙水處理必須遵守 環保法規強制性的排放標準，然後才能考慮控制目標的實現。從環保的角度考慮，出水水質 越高越好，但從運行成本方面，出水水質高意味著更多的能耗，運行成本高。
[0004] 傳統的監控系統是通過查看現場的巡檢記錄來判斷現場儀表的讀數，這樣顯然無 法滿足工業生產過程中對數據實時性與準確性的要求，無法實現生產過程的實時在線控 制。
[0005] 國內的汙水處理過程的自動化水平仍相當落後，大多數隻停留在數據採集，對於 現場處理工藝過程大多數局限於本地監測。許多汙水處理自動控制系統大部分只有簡單的 開關量控制或傳統PID控制，達不到控制專業集成化、智能化、全過程化的控制程度，無法 滿足汙水處理過程的非線性、大慣性和難於精確建模等特點。運行效率低，能耗大，費用高。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在於克服現有技術存在的上述不足，設計一種基於改進差分算法的 溶解氧控制方法。
[0007] 本發明是通過以下技術方案實現的：
[0008] -種基於改進差分算法的溶解氧控制方法，包括：數據採集系統和中央控制系統。
[0009] 所述的數據採集系統，包括：傳感設備、通信網關、OPC伺服器；傳感設備將汙水處 理過程工藝參數實時在線檢測，通過通信協議與網關連接，網關將採集到的數據轉換成OPC 伺服器能識別的數據，通過OPC伺服器將數據傳輸出去。
[0010] 所述的中央控制系統，包括：0PC客戶端和尋優系統；OPC客戶端接受OPC伺服器 傳出的數據信息，並傳輸給尋優系統；基於虛擬儀器技術，利用LabVIEW強大的互聯接口技 術，實現LabVIEW與Matlab混合編程，利用Matlab強大的運算能力，對汙水處理過程中溶 解氧濃度進行基於改進差分算法的最優值尋優。
[0011] 所述的尋優系統基於簡化的汙水處理機制模型，根據受控系統的狀態方程、目標 函數、約束條件和輸入變量，通過改進差分算法優化控制變量，從一類允許的控制方案中找 出一個最優的控制方案，最大限度地使目標函數值為最優。
[0012] 所述的汙泥處理機制模型，將微生物和有機物歸併為兩類，即溶解性物質（BOD) 和顆粒型物質（MLSS)，忽略二沉池中微生物的代謝作用與進水中溶解氧，同時為了便於對 排放汙泥進行定量控制，規定從曝氣池直接排泥。
[0013] 所述的狀態方程，以進水水流量（Qw)和溶解氧濃度（DO)為控制變量，以出水BOD 濃度⑶和MLSS濃度⑴為狀態變量，方程如下：
【權利要求】
1. 一種基於改進差分算法的溶解氧控制方法，包括：數據採集系統和中央控制系統。 數據採集系統，包括：傳感設備、通信網關、OPC伺服器；傳感設備將汙水處理過程工藝參數 實時在線檢測，通過通信協議與網關連接，網關將採集到的數據轉換成OPC伺服器能識別 的數據，通過OPC伺服器將數據傳輸出去。中央控制系統，包括；OPC客戶端和尋優系統；OPC 客戶端接受OPC伺服器傳出的數據信息，並傳輸給尋優系統。
2. 權利要求1所述的傳感設備為支持MODBUS協議的電磁流量計和BOD在線檢測儀。
3. 權利要求1所述的通信網關採用上海灑博自動化技術有限公司的通用串口 PR0FIBUS DP 網關 PM-160,實現 MODBUS 到 PR0FIBUS DP 的轉換。
4. 權利要求1所述的0PC伺服器通過西口子300系列PLC建立。
5. 權利要求1所述的0PC客戶端通過L油VIEW開發平臺下的化taSocket技術實現。
6. 權利要求1所述的尋優系統基於簡化的汙水處理機制模型，利用UbVIEW強大的互 聯接口技術，實現L油VIEW與Matl油混合編程，利用Matl油強大的運算能力，對汙水處理 過程中溶解氧濃度進行基於改進差分算法的最優值尋優。
【文檔編號】G05B13/04GK104345636SQ201310335321
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月5日 優先權日:2013年8月5日
【發明者】熊偉麗, 湯斌斌, 許文強, 劉欣, 徐保國 申請人:江南大學